學習資訊專業學院—資訊教育研究所
Permanent URI for this communityhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/25
資訊教育研究所之碩士班成立於民國80年，博士班成立於民國86年，目前研究生共約160名。本所原屬資訊教育學系，於95學年度起因應系所組織調整，成為獨立研究所，歸屬教育學院。
本所以『資訊科技教育』和『數位學習』兩個專業領域之研究發展與人才培育為宗旨，課程設計分別針對此兩個專業領域規劃必、選修專業科目，提供學生紮實而嚴謹的學術專業知能及個別化之研究訓練。本所教育目標包括：
1、培育資訊科技教育人才；
2、培育數位學習產業人才；
3、培育資訊科技教育與數位學習研究人才。
本所目前六名專任教師，四位教授，二位副教授，在資訊教育領域均具有豐富之教學與研究經驗且均積極從事研究，每年獲科技部補助研究計畫之平均數量與金額在本校名列前茅。另外，本所教師積極參與國內重大資訊教育政策及課程綱要之制定，積極推動國內資訊教育之發展。
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Item 視覺化模擬輔助物聯網教學之研究(2024) 顧清文; Ku, Ching-Wen隨著網際網路日漸普及，物聯網於生活中的應用日益增多，物聯網的教育也成為全球資訊教育所關注的重要議題，然而過往的物聯網課程仍有待改進：使用開放硬體進行物聯網教學除了設備費用昂貴以外，也時常因為過程繁瑣、實驗過程難以觀察等因素而影響學習效果；在物聯網中所涉及的許多概念如「資料表示、處理與分析」、「網路協定」等，大多有著複雜的架構、繁複的處理流程，學生往往無法完整理解其架構與運作方法；此外在物聯網主題中也包含「演算法」等較為抽象的學習內容，然而傳統講授式教學較無法引導學生主動思考，導致學生無法掌握抽象的演算流程。以上的種種皆導致物聯網的教學在中、小學教育體系中不容易被落實。為了將抽象且複雜的概念視覺化、具體化，以幫助學生理解，以及解決使用開放硬體進行教學所面臨的種種限制，本研究發展視覺化模擬輔助物聯網教學之教學策略，針對「硬體操作模擬」、「架構流程模擬」、「抽象概念模擬」三種模擬形式開發視覺化模擬輔助學習平台，並探討視覺化模擬輔助教學對物聯網學習成就、學習態度之影響。此外，為探究抽象推理能力對於學習物聯網此等抽象複雜的內容是否會造成影響，以及不同的教學策略是否對不同抽象推理能力的學生造成不同的影響，研究亦將抽象推理能力納入討論。經由教學實驗結果發現：一、本研究發展之視覺化模擬輔助學習平台上，「硬體操作模擬」能幫助學生記憶模組的功能與應用，對於感知層的意義有較完整的理解，並且融入了模擬情境的設計，幫助學生將感知層相關概念與具體情境連結，因而能將課堂所學的概念類推應用至其他生活情境；「架構流程模擬」能幫助學生逐步觀察架構與流程的運作方式並與之互動，藉以掌握複雜的物聯網架構與運作流程；「抽象概念模擬」能透過設定參數與觀察演算法動態的模擬結果，幫助學生以視覺化的形式將抽象概念進行表徵，以更清楚理解演算法的邏輯、執行順序以及變項之間的關聯性，進而能描述較完整的演算法細節，因而，視覺化模擬輔助教學能提升學生物聯網的學習成就。二、視覺化模擬輔助教學相較於傳統講述式教學，學生能以自己的步調進行學習，並藉由與平台的互動過程學習物聯網概念，且給予學生即時的回饋，使學生能隨時根據回饋修正思考，因此更能掌握自身理解概念的歷程，進一步擁有較高的自我效能。另一方面，使用視覺化模擬輔助教學，能幫助學生以視覺化的形式將抽象概念進行表徵，並使學生透過逐步觀察架構與流程的運作方式並與之互動，藉以掌握複雜的物聯網架構與運作流程，能降低學生的學習負擔，因而對於抽象主題的學習感受較為正向，且感受到的課程難度較低。此外，視覺化模擬輔助教學能提供更加系統化地統整物聯網的知識架構，學生可以按照物聯網的架構逐漸學習相關的物聯網概念，可以更有效的理解物聯網的完整架構，因此對自身在物聯網主題的理解程度有較正向的感受。在電腦科學學習興趣方面，因實驗組與控制組在課程中皆涵蓋許多生活中的物聯網案例，且有較多學習內容是與學生自身生活有連結，故兩組皆顯著提升電腦科學學習興趣。此外，從性別的因素來看，男生較認同視覺化模擬輔助教學之有效性，而此教學方式較能降低女生對於抽象學習主題的負面感受。三、無論是在傳統講述式教學抑或是視覺化模擬輔助教學，可能由於本研究之物聯網課程內容超越抽象推理能力的範疇，所涉及的問題更為複雜，因此抽象推理能力未顯著影響物聯網學習成就。在學習態度方面，若施以傳統講述式教學，低抽象推理能力的學生所感受到的物聯網課程難度較高抽象推理能力的學生難，但透過視覺化模擬輔助教學，此差距將被拉近，表示其能有效地減少學生在學習複雜且抽象主題的學習困難，使得低抽象推理能力的學生對課程難度的感受與高抽象推理能力的學生無顯著差異；而在學習態度「電腦科學自我效能」、「電腦科學學習興趣」、「抽象主題學習感受」、「物聯網理解概況」、「視覺化模擬輔助之有效性」等面向，不論是施以傳統教學或視覺化模擬輔助教學，高、低抽象推理能力的學生之態度無顯著差異，可能由於本研究之物聯網課程內容複雜，所需之能力較為多元，並無法單就抽象推理能力探究其影響，在教學策略與抽象推理能力之間也無交互作用。然而，實驗結果發現視覺化模擬輔助教學能提升低抽象推理能力的學生對於電腦科學的學習興趣、自我效能，降低其對於物聯網課程的難度感受，並且在學習抽象主題(如演算法等)學習時擁有較正向的學習感受。Item 融入問題引導策略的模擬式學習環境之應用成效與學習歷程研究(2014) 陳裕隆; Chen Yu-Lung回顧過去20年來的應用發展情形，電腦模擬實具有深厚的潛力成為促進互動、觀察與概念反思的學習工具。本研究所發展的「問題引導式模擬學習環境」，一方面藉由兼具視覺化表徵觀察與實驗參數操弄的學習環境，發揮電腦模擬對於抽象或微觀概念的具象化觀察優勢，幫助學習者解決電子學二極體單元的學習困難；另一方面則改善過去學習支援策略不足之處，融入問題引導策略引領學習者藉由互動的操作與觀察引發認知覺察與反思，達成澄清電子學二極體單元迷思概念的目標。除此之外為瞭解問題引導策略對於學習活動的影響情形，本研究將同時進行學習行為模式的分析與探討。 經由實徵驗證，結果發現融入問題引導策略之「問題引導式模擬學習環境」對於電子學二極體單元概念的學習成效與迷思概念的修正成效均顯著優於未融入問題引導策略者，顯示「問題引導策略」確實有助於提升模擬式學習環境的應用成效。學習行為模式分析結果發現從模擬操作活動的學習行為模式中，確可顯示出問題引導機制具有引導學習者進行概念學習活動的效果。根據問卷調查分析結果，顯示超過70%的學生肯定「問題引導式模擬學習環境」可幫助他們提升學習成效、增進學習興趣及澄清迷思概念。Item Effects of learning support in simulation- based physics learning(Elsevier, 2008-12-01) Chang, Kuo-En; Chen, Yu-Lung; Lin, He-Yan; Sung, Yao-TingThis paper describes the effects of learning support on simulation-based learning in three learning models: experiment prompting, a hypothesis menu, and step guidance. A simulation learning system was implemented based on these three models, and the differences between simulation-based learning and traditional laboratory learning were explored in the context of physics studies. The effects of the support type on learning performance were also quantified. In second-year junior high school students it was found that the outcome for learning about the basic characteristics of an optical lens was significantly better for simulation-based learning than for laboratory learning. We also investigated the influences of different learning models on the students’ abstract reasoning abilities, which showed that the different learning models do not have different effects on individuals with different abstract reasoning abilities. However, we found that students who are better at higher abstract reasoning benefit more from simulation-based learning, and also that the learning results are better for experiment prompting and a hypothesis menu than for step guidance.